液化地基處理

孫維才 張冬

摘要：隨著我國城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，工業(yè)建設(shè)場地更多地選擇西部、山區(qū)及濱海等區(qū)域。在施工過程中，碰到液化地基的情況越來越多，并且 由于對液化地基處理沒有引起人們的足夠重視，導致工程質(zhì)量出現(xiàn)問題，造成損失。本文即對如何做好液化地基處理進行分析討論。

關(guān)鍵詞：液化地基處理

1.地震液化作用

地震液化作用（seismic liquefaction） 是指飽和松散砂土或粉土在地震 作用下，孔隙水壓力急劇上升，當孔隙水壓力上升到與土顆粒間的有效壓 力相等時，粒間聯(lián)系被破壞，土顆粒處于沒有粒間壓力傳遞的失重狀態(tài)，懸浮在水中，土體即發(fā)生振動液化，形成可以隨水流動的懸濁液，完全喪 失強度和承載能力。

砂土發(fā)生液化后，在超孔隙水壓力作用下，孔隙水自下向上運動。如?果砂土層上覆土層的滲透性較強，地下水將大面積地漫溢于地表;如果砂?土層上覆土層為滲透性較弱的粘性土，當超孔隙水壓力超過覆蓋層強度，則地下水將攜帶砂粒沖破蓋層或沿蓋層已有裂縫噴出地表，即產(chǎn)生所謂的?“噴水冒砂”現(xiàn)象。這種不良地質(zhì)可使地基軟化，建筑物因而倒塌;大量?飽和砂土還可從地下如泉涌出，在地面堆積成丘;另一方面則使得地下某?些部位空虛，地面因而沉陷。這種現(xiàn)象多出現(xiàn)在河邊、海濱含水的沙層中。

2.考慮地震液化的情形

飽和砂土和飽和粉土（不含黃土）的液化判別和地基處理，6 度時，一般情況下可不進行判別和處理，但對液化沉陷敏感的乙類建筑可按 7 度 的要求進行判別和處理;7～9 度時，乙類建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的 要求進行判別和處理;甲類建筑在 6～9 度時需要專門研究。

3.地震液化的處理措施

未經(jīng)處理的液化土層不宜作為天然地基持力層。目前我國規(guī)范根據(jù)液 化指數(shù)將地基液化分為三等：輕微、中等和嚴重。對應不同的液化等級，根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防類別分別采取下列措施：可不采取措施、基礎(chǔ)和上 部結(jié)構(gòu)處理、部分消除液化沉陷及全部消除液化沉陷等。

3.1 深基礎(chǔ)

液化土層下部存在可作為基礎(chǔ)持力層的穩(wěn)定土層時，可采用深基礎(chǔ)的 方法。深基礎(chǔ)是指基礎(chǔ)底面埋深不小于 5.0m 的基礎(chǔ)，采用深基礎(chǔ)的方法就 是將基礎(chǔ)埋深加大，選用液化土層以下的穩(wěn)定土層作為基礎(chǔ)持力層，從而 避開液化土層的影響?；A(chǔ)底面進入穩(wěn)定土層中的深度不應小于 0.5m。

3.2 換填處理

對于液化土層埋深較淺的情況，可以采用非液化土替換全部液化土層。 就是先將厚度不大的液化土層全部挖除，直至穩(wěn)定土層，然后采用非液化?土進行分層回填、壓實，作為基礎(chǔ)持力層。采用換填處理時，在基礎(chǔ)邊緣?以外的處理寬度，應超過基礎(chǔ)底面以下處理深度的 1/2 且不小于基礎(chǔ)底面?寬度的 1/5。

3.3 加密法處理

對于液化土層埋藏較深，如采用換填方法處理，開挖土方量及換填量 均較大，尤其對于購土困難的地區(qū)經(jīng)濟性不好，此時可以考慮采用加密法 處理。

加密法就是采用振沖、振動加密、擠密碎石樁、強夯等方法對液化土 層進行加密處理，減小土顆粒間的空隙，達到加密土體的作用，消除土體 液化。

3.3.1 振沖法

利用振動和水沖加固土體的方法叫做振沖法（vibroflotation），即“振動 水沖法”，簡稱“振沖法”，用于振密松砂地基。其原理就是是依靠振沖器 的強力振動破壞砂土的原有結(jié)構(gòu)，水沖可以使砂土飽和，降低砂土的抗剪 強度，兩者共同作用使砂層發(fā)生液化，砂顆粒重新排列，孔隙減少，達到 加密砂質(zhì)地基的作用，所以這一方法稱為振沖密實法。

1937 年德國的一家施工公司首先制成了一臺具有現(xiàn)代振沖器形式的雛 形振沖器，用于處理一個 7.5m 深的松砂地基，結(jié)果將砂基的承載力提高了 一倍，相對密度由原來的 45%提高到 80%，取得了顯著的加固效果。20 世 紀 50 年代，日本引進振沖法加固松砂地基，以提高砂基的抗液化能力。經(jīng) 歷 1964 年發(fā)生的 7.7 級強烈地震和 1968 年發(fā)生的 7.8 級強烈地震后，兩次 震害調(diào)查均表明，經(jīng)用振沖法處理過的砂基液化現(xiàn)象大為減弱，建筑物基 本保持完好，而未經(jīng)處理的砂基上的建筑物則受到嚴重破壞。

振沖法適用于處理黏粒含量不大于 10%的中砂、粗砂地基。確定方案 前應進行現(xiàn)場工藝試驗，確定可行性及孔距、振密電流值、振沖水壓力等 施工參數(shù)。采用振沖法處理的深度一般不宜超過 15m。

3.3.2 擠密碎石樁

擠密碎石樁及在樁孔中加入碎石，通過振動擠密樁體碎石及樁周土體，形成擠密碎石樁，加密樁周土體，碎石樁與樁周土組成復合地基。成孔方 法可采用振動成孔、沖擊成孔或振沖成孔等。擠密碎石樁可用于處理松散 砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土、雜填土等地基，以及用于處理可液化地 基。

制作樁體的填料宜就地取材，含泥量不大于 5%的碎石、卵石、砂礫、 礦渣等均可使用，但風化易碎的石料不宜使用。樁徑可根據(jù)地基土質(zhì)情況、 成樁方式和成樁設(shè)備等因素確定，樁的平均直徑可按每根樁所用填料量計?算。樁徑宜為800～1200mm。樁間距應通過現(xiàn)場試驗確定，可采用 1.3m～3.0m。 樁長可根據(jù)工程要求和工程地質(zhì)條件，通過計算確定。對可液化地基，樁?長應按要求處理液化的深度確定，且樁長不宜小于 4m。施工順序宜沿直線?逐點逐行進行。

3.3.3 強夯法

強夯法處理地基是 20 世紀 60 年代末由法國 Menard 技術(shù)公司首創(chuàng)使 用的，也稱動力固結(jié)法。強夯法即反復講夯錘提高到高處使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，將地基土夯實，從而提高地基的承載力，降低 其壓縮性，消除地基液化。強夯法適用于處理碎石士、砂土、低飽和度的 粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土、雜填土和可液化土等地基。

夯錘質(zhì)量一般為 10t～60t，落距一般為 10m～40m。強夯的有效加固深度 因土質(zhì)和單擊夯擊能的不同而不同，一般在 3.0m～11m 范圍。強夯法施工前，應在施工現(xiàn)場有代表性的場地選取一個或幾個試驗區(qū)，進行適夯，每個試 驗區(qū)面積不宜小于 20mx20m。地下水位高的場地，影響施工或夯實效果時，應采取降水或其他技術(shù)措施進行處理。

強夯法具有加固效果顯著、適用土類廣、設(shè)備簡單、施工方便、節(jié)省 勞力、施工期短、節(jié)約材料、施工文明和施工費用低等優(yōu)點，在實際工程 中得到廣泛應用。

3.4 樁基礎(chǔ)

對于較重要的建筑物，或前述方法不能滿足設(shè)計要求時，可采用樁基 礎(chǔ)的方法。樁可采用預制樁或鋼筋混凝土灌注樁。

液化土層中的樁基承載力應根據(jù)土層的分布特點采用相應的計算方法 合理確定。對于樁身周圍有液化土層的低承臺樁基，當承臺底面上、下分 別存在厚度不小于 1.5m、1.0m 的非液化土或非軟弱土層時，可將液化土層 極限側(cè)阻力乘以土層液化影響折減系數(shù)計算單樁極限承載力標準值。土層 液化影響折減系數(shù)因液化土層的深度不同而不同，一般 10m 以內(nèi)深度取一 個折減系數(shù)，10m～20m 范圍取一個折減系數(shù)，超過 20m 時不折減。當承臺 地面上、下的非液化土層厚度不滿足前述要求時，土層液化影響折減系數(shù) 取 0，即不考慮液化土范圍內(nèi)樁的側(cè)摩阻力。

對于低承臺基樁且承臺底面上、下的非液化土或非軟弱土層不滿足前 述要求時，尚應進行樁身的承載力和裂縫控制計算。

采用樁基時，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖 部分），應按計算確定，且對碎石土，礫砂、粗砂、中砂，堅硬黏性土和密 實粉土尚不應小于 0.8m，對其他非巖石土尚不宜小于 1.5m。

4. 結(jié)語

液化地基的處理方式很多，在確定處理方案時，應結(jié)合建構(gòu)筑物的類?別、結(jié)構(gòu)形式、重要性及建筑場地的土層分布、土質(zhì)特性、水位分布、地?震烈度等因素，綜合比較、判斷，必要時可結(jié)合現(xiàn)場試驗，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟、 工期、場地特點等選擇經(jīng)濟合理的處理措施。

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